Kiipide müüja op-võimendi mudeli kasutamine LTSpice'is: 10 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Sissejuhatus

LTspice on tasuta SPICE simulatsioonitarkvara, millel on skemaatiline jäädvustamine, lainekuju vaatur ja palju täiustusi ning mis töötab nii Windowsis kui ka Mac OS X -is. Kasutan seda vooluringide käitumise uurimiseks ja katsetan kiiresti oma laboris uusi ahelaid enne trükkplaadi prototüüpimist (Prinditud Trükkplaat) disain. Õppimiskõverat on lihtne vallutada tänu analoogseadmete, Yahoo LTspice tugigrupi toele ja selle ühilduvusele enamike kiipide müüjate tarnitud SPICE mudelitega.

Selles juhendis näidatakse, kuidas minna kaugemale LTspice'iga kaasasolevast komponenditeegist, lisades kolme erineva kiibimüüja LMV321 op-amp mudeli, et luua lihtne võimendi skemaatiline joonisel näidatud viisil. Kõik need mudelid toovad esile erinevaid LTspice'is saadaolevaid meetodeid, mida saab kasutada mitmesuguste komponentide mudelitega, mis on saadaval erinevatelt müüja veebisaitidelt. Kõigil neil mudelitel on ka erinevad jõudlusomadused. Nende jõudlusprobleemide esiletoomiseks kasutan neid kolme mudelit ka voolu-pinge kujunduses.

Sihtrühm on see, kellel on mõningane kogemus komponentide skemaatilisele paigutamisele ja simulatsiooni käivitamisele. Selle õpetuse lõpuks teate, kuidas tõlgendada käsku. SUBCKT tootja mudelites kasutamiseks koos LTspice'i opamp2 pin tabeli ja atribuutide redigeerijatega, et kasutada oma simulatsioonides tootja osi.

Samm: laadige kiibimüüjatelt alla LMV321 Op-amp jaoks saadaval olevad SPICE-mudelid ja asetage see uude kataloogi

Tootja SPICE mudelid

Sellesse õpetusse kaasame kolm SPICE mudelit, mis põhinevad optilisel võimendil LMV321. Järgige sammu kirjeldades.

Looge oma eelseisvate LTspice skeemide, sümbolite ja mudelite jaoks kaust. Edaspidi nimetan seda kataloogi meie töökataloogiks.

Külastage neid kiibimüüjate veebisaite, et hankida SPICE mudelid LMV321 op-amp jaoks:

• TI veebisait (kasutab riiklikku pooljuhtide PSPICE mudelit): LMV321
• Maksimaalsed operatiivvõimendid Makromudelid: LMX321
• STMicroelectronics Makromudelid: LMV3x opamp Makromudel

Vaadake selle juhendi kirjutamise ajal allalaaditavate failide jaoks kolme seotud skeemi. Tulevikus peate võib -olla otsima mudelinimesid, kui kiibimüüjad on need uutele veebilehtedele teisaldanud.

TI ja STMicro puhul kopeerite mudeli allalaaditud zip -failidest oma töökataloogi. Maximi mudeli puhul paremklõpsake nende veebisaidil faili LMX321. FAM ja salvestage see oma LTspice töökataloogi.

Selle sammu lõpus peaksid teie töökataloogis olema need kolm vürtsimudelifaili:

• LMV321. MOD
• LMX321. FAM
• LMV3x_macromodel.mod

Ühise struktuuri nägemiseks saab kõiki neid faile avada tekstiredaktoriga.

• ülaosas dokumentatsioon,
• . SUBCKT käsk,
• vürtsi käsud mudeli ülesehitamiseks.

2. samm: avage üldine 5-kontaktiline LTspice Opamp2.asy sümbol

Opamp2.asy on korduvkasutatav

Menüüst LTspice File Avage installikataloogist sümbol opamp2.asy.

Windowsi vaikimisi installimisel oleks see järgmine:

C -> LTC -> LTspiceXVII -> lib -> sym -> Opamps -> opamp2.asy

Sümbolile opamp2 pole määratud op-amp mudelit. Nii et see ei tööta simulatsioonis. Sel põhjusel on see hea algusplokk, kuna see sisaldab joonist ja linke, et saaksime luua mis tahes op-amp, mis kasutab viit tavalist tihvti:

1. Sisse+
2. Sisse-
3. V+
4. V-
5. Välja

Ärge avage kogemata ühte neist sarnastest sümbolifailidest:

• opamp.asy (sarnane opamp2.asy -ga, kuid ilma kahe toitenuputa)
• UniversalOpamp2.asy (täielikult toimiv opamp koos üldise mudeliga)

Samm 3: kontrollige, kas Opamp2.asy sümbolipoldi järjekord vastab LMV321. SUBCKT tihvtiühenduse teabele

Pin -tabeli määramine. SUBCKT abil

Avage oma töökataloogi LMV321 opamp -mudel, mis oli varem salvestatud kui LMV321. MOD, kasutades oma lemmiktekstiredaktorit. Ülaosast leiame avalduse. SUBCKT.

. SUBCKT määratleb korduvkasutatava SPICE võrgunimekirja - sarnaselt funktsioonile, millel on selle nime ja sellega seotud parameetrid tarkvara keeltes. Tootja tarnitud op-võimendi alamlülituse süntaks näeb välja selline:

. SUBCKT

… elemendi avaldused …

. ENDS

Op-amp nimi on väline viide op-amp nimele ja 5 N on loend op-võimendiga tellitud elektriühendustest, nagu on kirjeldatud otse käsu. SUBCKT kohal. Elektriühendused võivad olla suvalises järjekorras, kuid meie sümbol opamp2 võtab selle järjekorra:

1. mitteinverteeriv sisend (In+)
2. inverteeriv sisend (In-)
3. positiivne toide (V+, Vss)
4. negatiivne toide (V-, Vee)
5. väljund (väljas)

Avage sümbol LMV321.asy meie LTspice'i töökataloogis ja vaadake PIN -tabelit, et kaardistada. SUBCKT -i ühenduste nimed meie sümboli ühenduste nimedega:

Vaade -> Pin Tabel

Kõik elektriühendused on meie LTspice pin tabeli jaoks õiges järjekorras, vahemikus 1 kuni 5:

• mitteinverteeriv sisend (In+) = 1
• inverteeriv sisend (In-) = 2
• positiivne toide (V+) = 3
• negatiivne toide (V-) = 4
• väljund (väljund) = 5

Seega ei pea me sümboli nööpnõelte tabelis muudatusi tegema.

Samm: looge uue sümboli LMV321 atribuudid ja salvestage fail nimega LMV321.asy

Opamp -sümboli atribuutide määramine

Viimane samm enne sümbolifaili salvestamist on sümboli nimetamine atribuutide redaktori abil. Kasutame sama nime, mis on näidatud real. SUBCKT:

LMV321.

Avage menüüst atribuutiredaktor:

Muuda -> Atribuudid -> Muuda atribuute

Tehke järgmised muudatused.

• Muutke väärtus väärtuseks: LMV321 (kasutage sama nime nagu käsureal. SUBCKT)
• Muuda kirjeldust järgmiseks: kaasake skemaatiliselt LMV321. MOD (sellest lähemalt hiljem)

Klõpsake nuppu OK ja salvestage opamp2.asy oma töökataloogi nimega LMV321.asy.

Märkused:

• Jätke X eesliite juurde, et näidata, et sümbol kuvatakse skemaatiliselt,
• Jätke sümboli tüüp lahtriks, nii et mudelifaili tõlgendatakse õigesti,
• Ärge salvestage muudetud opamp2.asy sümbolit tagasi LTspice teeki või muud skeemid, mis võivad sellele failile tugineda, võivad olla rikutud,
• Kui te tegite selle vea (nagu ma kunagi tegin), saate algse opamp2.asy faili taastada uuesti sünkroonimisega, kasutades käsku: Tools -> Sync Release.

Teie töökataloogis peaksid nüüd olema järgmised failid:

• LMV321.lihtne
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Samm: looge testiskeem ja simuleerige LMV321 op-amp jõudlust

Testige LMV321 op-amp mudelit simulatsioonis

Avage uus skeem LTspice'ist: Fail -> Uus skeem

Loome op-amp testiahela, mis põhineb mitteinverteerival võimendil võimendusega 2:

Kasv = 1 + Rf / Rin

Lisage meie äsja loodud LMV321.asy komponent oma töökataloogist, kasutades käsku LTspice lindi menüükomponent.

Vihje: Paljud LTspice'i kasutajad ei tea, et nad peavad muutma sümboli kataloogi oma töökataloogiks. Uutele failidele juurdepääsu haldamiseks lülitage üksus "Top Directory" nende töökataloogi.

Lülitage op-amp sisse 5-voldise toiteallika abil, kasutades pingekomponenti.

Kontrollige op-võimendit korduvate impulssidega vahemikus 0,2 kuni 2,3 volti mitteinverteeriva sisendini, kasutades teist pingekomponenti.

Seadistage mööduv analüüs 500 mikrosekundilise intervalliga, kasutades LTspice lintmenüüd. Opp SPICE direktiivi käsk.

Suurendage simulatsiooni jõudlust järgmiste suvanditega käsuga. OP:

.valikud gmin = 1e-10 abstol = 1e-10

.valikud plotwinsize = 0

Kus:

• Gmin (vältige sõlmede ujumist, määratledes väikese juhtivuse mittelineaarsetes seadmetes)
• Abstol (piirake voolutugevust kõikjal ahelas)
• plotwinsize (tihenduskontroll, kus 0 näitab kompressiooni puudumist)

Lisage meie skeemile pealkiri, kasutades lintmenüüd Tekst:

National Semiconductor LMV321 mudel: mitteinverteeriv võimendi

Salvestage skeem oma töökataloogi nimega: test_LMV321.asc

Käivitage TI veebisaidilt alla laaditud National Semiconductor LMV321 mudeli simulatsioon:

Klõpsake lindi menüüs LTspice ikooni Käivita

Mõõtke V (välja) ja V (sisend+), kasutades kursorit seotud juhtmete kohal

Pange tähele, et võimendus on näidatud 2 -na, nagu me eespool ennustasime.

Teie töökataloogis peaksid nüüd olema järgmised failid:

• test_LMV321.asc
• LMV321.lihtne
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Samm: looge sümbol LMX321, alustades sümbolist LMV321

Loo LMX321.asy sümbol õigete atribuutide ja pin -nimekirja / võrgustiku järjekorraga

Minge oma töökataloogi ja avage oma lemmiktekstiredaktoriga mudel LMX321. FAM, et vaadata. SUBCKT teavet (vt diagrammi). Kordame kahte viimast sammu uue op-amp komponendi ja testiahela ehitamiseks.

Avage meie varem loodud LMV321.asy sümbol LTspice'ist, mis asub teie töökataloogis:

Fail -> Ava -> LMV321.asy

Märkus. Kui te ei loonud sümbolit LMV321.asy varem, saate selle asemel avada sümboli opamp2.asy.

Kasutage atribuutide redaktorit, et muuta sümbolit Väärtus ja kirjeldus (vt diagrammi):

Muuda -> Atribuudid -> Atribuutide redaktor

• Väärtus: LMX321
• Kirjeldus: lisage skeemile LMX321. FAM

Klõpsake nuppu OK

Kasutage nööpnõelte tabelit, et muuta ühenduste järjekorda, et need oleksid õigesti joondatud käsuga. SUBCKT (vt diagrammi):

Vaade -> Pin Tabel

Ühenduste loend 1 kuni 5 on teises järjekorras kui meie eelmise LMV321 op-amp-i loend, nii et peame LMX321 sümboli pin-tabelit muutma järgmiselt.

• Aastal+ = 1
• Sisse- = 3
• V+ (Vcc) = 5
• V- (Vee) = 2
• Väljas = 4

Klõpsake nuppu OK

Miks? Mudeli kirjelduses. SUBCKT leiame, et In+ on määratud "1" -le, seega määrame pin -tabelis In+ 1 -le. Kuid In- on määratud. SUBCKT kirjelduses väärtusele "3", nii et määrame pin-tabelis In-3. Ja nii edasi

Salvestage uus sümbol oma töökataloogi nimega LMX321.asy

Teie töökataloogis peaksid nüüd olema järgmised failid:

• test_LMV321.asc
• LMX321.lihtne
• LMV321.lihtne
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Samm: taaskasutage testimise skeemi ja simuleerige LMX321 op-amp jõudlust

Testige LMX321 op-amp mudelit simulatsioonis

Avage meie eelmine testiahel ja muutke op-amp viited LMX321-le:

Fail -> Ava -> test_LMV321.asc

Kustutage skeemilt viide optilisele võimendile LMV321.

Kasutage komponendi suvandit LTspice lindi menüüs, et paigutada LMX321.asy op-amp.

Asendage viide mudelile, paremklõpsates skemaatilisel joonisel käsul. INC järgmiselt:

. INC LMX321. FAM

Asendage pealkiri, et kajastada meie uut skemaatilist eesmärki:

Maxim LMX321 mudel: mitteinverteeriv võimendi

Kõik muud skeemi elemendid jäävad samaks.

Salvestage skeem oma töökataloogi nimega test_LMX321.asc

Käivitage Maxim LMX321 op-amp mudeli simulatsioon

Klõpsake lindi menüüs LTspice ikooni Käivita

Mõõtke V (välja) ja V (sisend+), kasutades kursorit seotud juhtmete kohal

Pange tähele, et võimendust näidatakse 2 -na, nagu me eespool ennustasime.

Teie töökataloogis peaksid nüüd olema järgmised failid:

• test_LMX321.asc
• test_LMV321.asc
• LMX321.lihtne
• LMV321.lihtne
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Samm: looge sümbol LMV3x, alustades sümbolist LMV321

Loo LMV3x.asy sümbol õigete atribuutide ja pin -tabeliga

Minge oma töökataloogi ja avage oma lemmiktekstiredaktoriga mudel LMV3x_macromodel.mod, et vaadata. SUBCKT teavet (vt diagrammi).

Avage meie varem loodud LMV321.asy sümbol LTspice'ist, mis asub teie töökataloogis:

Fail -> Ava -> LMV321.asy

Märkus. Kui te ei loonud sümbolit LMV321.asy varem, saate selle asemel avada sümboli opamp2.asy.

Kasutage atribuutide redigeerijat, et muuta sümbolit Väärtus ja kirjeldus (vt diagrammi):

Muuda -> Atribuudid -> Atribuutide redaktor

• Väärtus: LM3x
• Kirjeldus: lisage skeemile LMV3x_macromodel.mod

Klõpsake nuppu OK

Kasutage nööpnõelte tabelit, et muuta ühenduste järjekorda, et need oleksid õigesti joondatud käsuga. SUBCKT (vt diagrammi):

Vaade -> Pin Tabel

Ühenduste loendis pole numbreid ja parameetrid on teises järjekorras kui meie kahe eelmise op-amp. SUBCKT loend. Käsk. SUBCKT ei vaja numbrilisi kirjeid, kuid peame muutma LM3x sümboli pin -tabelit, et see vastaks meie algsele opamp2.asy järjestusele järgmiselt:

• Aastal+ = 2
• Sisse- = 1
• V+ (positiivne toiteallikas) = 4
• V- (negatiivne toiteallikas) = 5
• Väljas = 3

Klõpsake nuppu OK

Miks? 5 tihvti. SUBCKT kirjeldus on kindlas järjekorras. Esimeseks kirjeks võtame tihvti 1, mis on parameeter Inverting Input (In-). Niisiis tähistame sisestuste arvu tabeli abil numbriga 1. Teine kirje on tihvt 2, mis on tähistatud kui mitteinverteeriv sisend (In+). Niisiis märgime sisestuse In+ numbri Tabel abil numbriks 2. Ja nii edasi

Salvestage uus sümbol oma töökataloogi nimega LMV3x.asy Teie töökataloogis peaksid nüüd olema järgmised failid:

• test_LMV321.asc
• LMV3x1.lihtne
• LMX321.lihtne
• LMV321.lihtne
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

9. samm: taaskasutage testi skeemi ja simuleerige LMV3x op-amp jõudlust

Täitke LMV3 op-võimendi mudel ja katsetage simulatsioonis

Avage meie esialgne testiahel ja muutke op-amp viited LMV3x-le:

Fail -> Ava -> test_LMV321.asc

Kustutage skeemilt viide optilisele võimendile LMV321.

Kasutage komponendi suvandit LTspice lindi menüüs, et paigutada LMV3x.asy op-amp

Asendage viide mudelile, paremklõpsates skemaatilisel joonisel käsul. INC järgmiselt:

. INC LMV3x_macromodel.mod

Asendage pealkiri, et kajastada meie uut skemaatilist eesmärki:

STMicroelectronics LM3x mudel: mitteinverteeriv võimendi

Kõik muud skeemi elemendid jäävad samaks.

Salvestage muudetud skeem oma töökataloogi nimega test_LMV3x.asc.

Käivitage STMicroelectronics LMV3x op-amp mudeli simulatsioon

Klõpsake lindi menüüs LTspice ikooni Käivita

Mõõtke V (välja) ja V (sisend+), kasutades kursorit seotud juhtmete kohal

Pange tähele, et võimendust näidatakse 2 -na, nagu me eespool ennustasime.

Teie töökataloogis peaksid nüüd olema järgmised failid:

• test_LMV3x.asc
• test_LMX321.asc
• test_LMV321.asc
• LMX321.lihtne
• LMV321.lihtne
• LMX321. FAM
• LMV321. MOD
• LMV3x_macromodel.mod

Samm: võrrelge mudeli toimivust ja kokkuvõtvaid märkusi

Vaadake üle vooluahela simulatsioonimudelid

Seni uuritud mitteinverteeriva võimendi op-amp simulatsioonid näitavad kõigi kolme mudeli kohta järjepidevaid tulemusi. Nimelt pingetõus 2, nagu me ennustasime.

Tahaksin teile jätta veel ühe vooluahela simulatsiooni, kasutades kõiki kolme mudelit. "Halvasti" kavandatud voolu -pinge muundur. Skeem näitab ennustatud Vout = Iin * R1.

Eelpingest tingitud minimaalse vea korral peaks R2 soovitatav väärtus olema sama mis R1. Oma vooluringis kasutan sihilikult R2 jaoks palju madalamat väärtust, püüdes paljastada mudeli erinevusi väljaspool tavapäraseid projekteerimistavasid. Simulatsioon peaks samuti aitama meil visualiseerida eelarvamuste dispersiooni tõttu prognoositud kehva kujundusviga, kuna R1 ja R2 pole samad.

Kolmes simulatsioonis toimib Maxim LMX321 kõige erinevamalt selle poolest, et Vout tundub madal ja ei erine eelarvamustest ega helinatest. Kuigi ülejäänud kaks mudelit, STMicro LMV3x ja National Semi LMV321 näitavad oodatavaid Vouti tulemusi koos mõningate erinevustega eelarvamuste või helina käitumises.

Kokkuvõtteks

Olen näidanud kolme erinevat meetodit, mis on esinenud tootja op-amp mudelite importimisel, kasutades LTspice jaoks LMV321 perekonda. Vaatasime üle National Semiconductor LMV321 mudeli TI veebisaidilt, STMicroelectronics LMV3x mudeli ja MAXIM LMX321 mudeli. Need kolm meetodit peaksid aitama teil importida op-amp mudeleid mis tahes muu osa jaoks, kasutades mudeli. SUBCKT käsku koos LTspices atribuutide ja PIN-tabeli redigeerijatega.

Samuti olen näidanud, et mõned mudelid toimivad paremini kui teised, nagu on näidatud pinge -voolu muunduri skemaatiliselt. Kahe või enama mudeli testimine oma simulatsioonikavandites võib aidata teil saada teie vajadustele usaldusväärsemaid tulemusi.

Viited:

LTspice allalaadimine ja dokumenteerimine

www.analog.com/et/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

LTspice grupp - Yahoo Grupid: palju faile jagatud, aktiivne küsimuste tugi

groups.yahoo.com/neo/groups/LTspice/info

SPICE Quick Reference Sheet v1.0, Standford EE133 - Winter 2001: viide. SUBCKT lk 7-8

web.stanford.edu/class/ee133/handouts/general/spice_ref.pdf

Op Amp Circuit Collection: National Semiconductor Application Note 31, September 2002: viide mitteinverteerivale võimendile ja voolu pinge muundamise op-amp ahelatele

www.ti.com/ww/et/bobpease/assets/AN-31.pdf

Kõik selle juhendiga seotud failid on allpool allalaadimiseks saadaval zip -failina.

ltspice_lmv321_simulation_files.zip